《相异步电动机原理》PPT课件.ppt

第三章三相异步电动机,3.1三相异步电动机的基本原理交流电机可分为同步电机和异步电机两大类。同步电机的转速与所接电源频率之间存在严格不变的关系，主要用作发电机。异步电机的转速与所接电源频率之间不存在严格不变的关系，主要用于电动机。,第三章三相异步电动机,3.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间存在很小的气隙，此外还有端盖、轴承、风扇等部件。,第三章三相异步电动机,1.定子三相异步电动机的定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。(1)定子铁心定子铁心是电动机磁路的一部分，定子铁心的结构如图3-1所示。,图3-1定子铁心,第三章三相异步电动机,(2)定子绕组定子绕组是电机的电路部分，其主要作用是感应电势，通过电流以实现机电能量转换。（3）机座机座的作用是支撑定子铁心和固定端盖，在中小型电动机中端盖还具有轴承座的作用，机座还要支撑电动机的转子部分。因此机座必须具有足够的机械强度和刚度。,第三章三相异步电动机,2.转子转子主要部分由转子铁心、转子绕组和转轴等构成。（1）转子铁心转子铁心是电动机磁路的一部分，由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。,第三章三相异步电动机,（2）转子绕组转子绕组的作用是产生感应电动势和电流，并产生电磁转矩。其结构形式有鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组按制造绕组的材料可分为铜条转子绕组和铸铝转子绕组。,第三章三相异步电动机,绕线式转子绕线式转子绕组和定子绕组一样，是由嵌放到转子铁心槽内的线圈按一定规律组成的三相对称绕组。转子三相绕组一般接成星形，三个尾端连在一起，三个首端分别与装在转轴上但与转轴绝缘的三个滑环相连接，再经电刷装置引出。,第三章三相异步电动机,3.气隙异步电动机定子铁心与转子铁心之间的空气间隙称为气隙。3.1.2三相异步电动机的定子绕组在三相异步电动机的结构中，定子绕组是三相异步电动机的核心部件，是实现电机机电能量转换的关键。,第三章三相异步电动机,三相异步电动机对定子三相绕组的要求是：各相绕组的磁势和电势要对称，阻抗要平衡。绕组产生的磁势和电势在波形上接近于正弦波。用铜量省，绝缘强度和机械强度高，散热条件好。制造、维修方便。三相定子绕组按照槽内导体的层数分为单层绕组和双层绕组。,第三章三相异步电动机,1.定子绕组的基本知识线圈线圈是构成绕组的基本单元，由一匝或多匝线圈串联而成。每个线圈在铁心槽内的直线部分是线圈产生感应电势的主要部分，故称为有效边或导体。,第三章三相异步电动机,极距定子绕组通入电流后将产生磁场，磁极在定子圆周上是均匀分布的（如图3-3）。相邻两磁极轴线之间的距离称为极距，可用定子槽数或定子内圆弧长来表示：或,图3-3电机的极距,第三章三相异步电动机,节距yy为一个线圈的两个有效边在定子圆周上跨过的距离（如图3-4），用槽数来表示。,abc图3-4线圈示意图a单匝线圈b多匝线圈c多匝线圈简化图,第三章三相异步电动机,电角度与机械角度电机圆周从几何上看为360，这种角度称为机械角度。槽距角相邻两槽之间的距离用电角度表示，称为槽距角，即：,第三章三相异步电动机,每极每相槽数q在每个磁极下每相所占有的槽数，称为每极每相槽数q。若定子绕组相数为m1，则：相带每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续占有的空间（用电角度表示）称为相带。,第三章三相异步电动机,2.三相异步电动机的工作原理当对称的三相定子绕组通入三相对称电流后，定子绕组产生旋转磁场,磁场的瞬时位置如图3-5所示，设磁场为逆时针方向旋转。,图3-5三相异步电动机工作原理示意图,第三章三相异步电动机,转子与旋转磁场的相对速度，即同步转速n1与转子转速n之差称为转差n，转差即为转子切割旋转磁场的速度。n与n1之比称为转差率，用s表示，即：异步电动机的转速随负载的变化而变化，转差率s也就随负载的变化而变化。但正常工作时，转差率变化不大，空载时s约在0.5%以下；额定负载时绝大部分电动机s约在1.5%6%范围内。,第三章三相异步电动机,三相交流绕组的电势三相定子绕组产生的旋转磁势，将在电机的气隙中产生旋转磁场。若只考虑基波旋转磁场，则旋转磁场在气隙空间按正弦分布，并且以同步转速旋转。由于它与定、转子绕组同时交链，因而必然在定、转子绕组中产生感应电势。,第三章三相异步电动机,三相异步电动机的运行分析从异步电动机的基本工作原理可知，异步电动机是通过电磁感应把能量从定子传递给转子的，变压器也是通过电磁感应将能量从原绕组传送到副绕组的，因此异步电动机和变压器在工作原理上是相似的。,第三章三相异步电动机,3.2.1三相异步电动机运行的基本分析1.异步电动机的磁路、主磁通和漏磁通（1）主磁通当异步电动机的三相定子绕组通入三相交流电流后，定子产生旋转磁势，建立旋转磁场，其中既与定子绕组交链同时又与转子绕组交链的基波磁通称为主磁通。,第三章三相异步电动机,（2）漏磁通漏磁通包括定子漏磁通和转子漏磁通。2.转子的相数和极数对于绕线式转子，因其转子绕组由三相绕组绕制而成，在绕组联接时就使转子绕组具有与定子绕组相同的极数。,第三章三相异步电动机,由于异步电动机运行时定、转子电势的频率不同，定、转子绕组的相数和有效匝数也不同，因此要得到等值电路，需进行频率和绕组的折算。,第三章三相异步电动机,3.1.2异步电动机的相量图为了表示电机各物理量之间的相位关系，根据折算后的电势和磁势方程可画出异步电动机的相量图。画相量图时以主磁通作为参考相量，至于其它相量的画法与变压器的画法基本相同，这里不在重复。异步电动机的相量图如图3-10所示。,图3-10异步电动机的相量图,第三章三相异步电动机,3三相异步电动机的节电运行目前，在许多生产机械中，老式的JO2系列及其派生的电动机还大量存在，这类电动机起动性能较差，运行效率较低，因而电能损耗较大；其次，在许多场合，经常存在“大马拉小车”，即电动机负载过低的情况，也造成大量的能量损耗；在实际中还存在由于电源电压不对称、电源电压过低和电动机使用不当的情况，也会造成电动机额外的电能损耗。,第三章三相异步电动机,1.三相异步电动机的节能运行方法使用电动机时，必须按照三相异步电动机经济运行标准合理使用，维护维修及时，避免因管理不善而人为造成电能的大量损耗。在其它条件允许的情况下采用Y系列或Y2系列高效型电动机取代JO2系列的电动机。,第三章三相异步电动机,尽可能使电动机与负载相匹配，电动机正常工作时所带的负载应接近额定负载。从三相异步电动机运行特性可知，电动机的最大效率发生在（0.71.0）PN的范围内，电动机在此范围运行时，电动机的效率是很高的。对于轻载运行的电动机，应适当降低电动机的工作电压,第三章三相异步电动机,从降压时电动机人为机械特性的分析可知，对于满载或重载的电动机，电压降低时，将导致电动机定转子电流上升，从而使与定转子电流平方成正比的铜损耗迅速增大，若长时间低电压运行，将使电动机发热严重，温升增加，严重时可能烧毁电动机。因而一般情况下，电动机正常运行时的电压变化因在（95%105%）UN。,第三章三相异步电动机,对电动机进行无功补偿从三相异步电动机的运行分析可知，三相异步电动机的功率因数总是滞后的，即运行时总要从电网吸取一定的无功功率来建立磁场，如果采用电容对电动机进行无功补偿，就可以减小电动机从电网吸取的无功功率，使线路损耗减小，这对动力设备较多的工厂尤为重要。,第三章三相异步电动机,、采用新型节能装置随着电力电子技术的发展，出现了许多电动机的节能装置，如前面介绍的软起动器。它集软起动、软停车及电动机的各种保护于一体，避免了电动机起动、制动过程中较大的电流所造成的大量能量损耗，对于频繁起动制动的电动机节能效果尤为明显。同时在电动机工作过程中，它可以以电动机的工作电流和电压作为取样对象，自动跟踪负载的变化，将电动机的工作电压自动调整到适合负载的数值，实现节电运行。,